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IRM à 11,7 teslas : l’aimant d’Iseult est pleinement opérationnel


​Au centre de neuroimagerie NeuroSpin du CEA-Joliot, l'IRM à 11,7 teslas du projet Iseult a produit en septembre 2021 ses premières images, grâce à l'aimant hors norme développé par le CEA-Irfu. Retour sur la genèse de cette première mondiale.
Publié le 10 novembre 2021

L'IRM Iseult possède l'électro-aimant supraconducteur le plus puissant du monde, et le premier à entrer dans la catégorie de la haute disponibilité avec une autonomie de dix ans !

  • Il pèse 132 tonnes, mesure 5 mètres de long et 5 mètres de diamètre. Il possède une ouverture centrale de 90 centimètres, permettant l'imagerie d'un corps entier.
  • Il est alimenté par un courant de 1 500 ampères et refroidi en permanence avec de l'hélium superfluide à 1,8 kelvin (-271,35°C). À cette température, le conducteur de l'aimant en alliage niobium-titane est supraconducteur et transporte sans échauffement un courant très important.
  • Il comprend un ensemble de 170 bobines créant le champ magnétique principal et deux bobines de blindage minimisant le champ magnétique à l'extérieur de l'aimant. Soit au total, 182 kilomètres de fil supraconducteur !
  • Il est équipé contre les coupures électriques, les pannes du réseau informatique, et bénéficie d'une autonomie de refroidissement de sept jours. Sa protection est assurée par un automate.
2021 : les premières images

En mars 2021, l'aimant fête ses deux ans à 1,8 K sans interruption de service : l'exploit remarquable pour une installation aussi complexe est salué mondialement. Au cours des mois écoulés, les équipes ont testé la fiabilité des installations cryogéniques et électriques et se sont formées à la future exploitation.

  • Elles ont en particulier observé l'impact du fonctionnement des bobines de gradient. Celles-ci peuvent en effet provoquer des pertes cryogéniques et des tensions électriques au cœur des bobinages. Avec le risque d'une décharge rapide de l'aimant censé protéger l'aimant principal et d'un arrêt potentiel de l'installation pendant plusieurs mois pour la remettre en service.
  • Les effets de la circulation routière à proximité du bâtiment et des ondes électromagnétiques extérieures ont également été étudiés pour valider l'efficacité des systèmes de filtrage développés spécifiquement pour l'aimant. 

En juillet 2021, les experts de Siemens mettent en service l'IRM. Un premier signal d'IRM prouve que l'aimant principal et sa bobine de gradient fonctionnent. L'aimant présente l'homogénéité spatiale requise : 11,72 ± 0,00000293 teslas.

En septembre 2021, les premières images d'un potimarron sont obtenues.

2019 : le champ nominal de 11,7 teslas est atteint en un temps record

En 2019, la montée en courant pour atteindre le champ magnétique nominal de 11,7 teslas est un record mondial. En effet, elle ne demande pas plus de cinq heures, au lieu de plusieurs jours pour les aimants d'IRM des hôpitaux.

Auparavant, les quelque 1300 procédures destinées à pallier l'apparition de défauts potentiels ont été testées et validées, l'une après l'autre...

2018 : début de la première mise en froid à 1,8 kelvin

La première mise en froid de l'aimant, à partir de la température ambiante, commencée fin 2018, dure 14 semaines. Elle a demandé 250.000 litres d'azote liquide et 18.500 litres d'hélium liquide.

2017 : l'odyssée de la livraison

Après un transport très exceptionnel de près de cinq semaines entre Belfort et Saclay, l'aimant est livré à NeuroSpin en 2017. Il faudra encore deux ans aux équipes pour connecter l'aimant installé dans son arche à tous ses équipements auxiliaires et préparer sa mise en service.

Fabrique de savoirs - ISEULT : Voyage du plus gros et du plus puissant aimant IRM du monde (cea.fr)

2010 : le design de l'Irfu est validé et la fabrication de l'aimant commence

En 2010, le design imaginé par les physiciens de l'Irfu, en collaboration avec une poignée d'industriels et de partenaires académiques, est validé par un comité d'experts internationaux.

L'aimant est fabriqué à partir de 2010 chez Alstom (acquis par General Electric en décembre 2015) à Belfort en collaboration étroite avec les équipes du CEA (visites hebdomadaires des membres de l'équipe projet Irfu et présence permanente sur site d'un agent de l'Irfu pendant près de six ans).

En parallèle, l'installation d'une usine cryogénique et des équipements auxiliaires nécessaires au fonctionnement de l'aimant sont préparés à NeuroSpin. Les systèmes de contrôle-commande, les automates, les alimentations électriques, et tous les équipements cryogéniques sont testés individuellement, une fois mis en place.

2004 : le projet Iseult d'une IRM à très haut champ est lancé

Le projet Iseult est lancé le 30 avril 2004 par la signature d'un accord franco-allemand par le président Chirac et le chancelier Schröder sur le développement de l'imagerie moléculaire par IRM à très haut champ magnétique.

Un appel d'offre international est lancé pour une étude de faisabilité technique de l'aimant, l'organe central de l'imageur. L'Irfu, dont l'expertise dans la construction des aimants supraconducteurs est reconnue mondialement comme en témoigne sa contribution majeure aux aimants du LHC au Cern, est le seul à y répondre. Après une longue phase d'études, de nombreux prototypes sont construits et testés pour développer et valider les développements technologiques nécessaires pour réaliser cet objet exceptionnel. 

A fait l'objet d'un communiqué de presse.



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